【我为STM32站台】基于STM32F103VB的功率因数表

wenyangzeng 提问时间：2016-8-30 20:03 /

本帖最后由 wenyangzeng 于 2017-4-26 20:16 编辑

方案功能：

功率因数是衡量电气设备效率高低的一个重要参数。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。本方案使用STM32F10X-128K-EVAL开发板实现了功率因数表的功能。

关键词：功率因数，STM32F103。

工作原理介绍

通过电压互感器和电流互感器从供电系统采样电压和电流信号，经过比较器转换成方波，连接STM32F103VB的一个定时器捕捉输入和一个外部中断输入。在定时器捕捉输入的第一个触发中断时读取TIM3的初值，并清零TIM2的计数器值，在第二个触发中断时获得交流电的周期值TIM3。外部中断获得TIM2电流与电压的相位差(Φ)。通过运算得到功率因数值在LCD屏幕上显示。

利用STM32F系列丰富的资源实施本方案很简单。STM32F103VB有多达8个定时器，可以根据实际应用灵活选择其中2个定时器来完成数据采样任务。STM32F10X-128K-EVAL已经配备TFT-LCD模块，软件稍加修改即可用于显示运行结果。

软件运行过程：

1、初始化后启动TIM2、TIM3。

2、TIM3-CC2捕捉使能，进入第一次中断清零TIM2-CNT并保存当前CNT3值

开启EXTI中断；第二次中断保存另一次CNT3值。获得一个交流电电压周期值。

3、EXTI中断读取CNT2值，获得交流电电流与电压的相位差。

4、主函数负责LCD刷新和 cosΦ运算。

流程图

STM32F10X-128K-EVAL开发板

视频：

http://player.youku.com/player.php/sid/XMTcwNjE3OTIyNA==/v.swf

void TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC2) == SET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC2);
if(Capture3Number == 0)
{
IC3ReadValue1 = TIM_GetCapture2(TIM3);
Capture3Number = 1;
TIM2->CNT=0x0000;
EXTI->IMR |=0X0002;
}
else if(Capture3Number == 1)
{
IC3ReadValue2 = TIM_GetCapture2(TIM3);
if (IC3ReadValue2 > IC3ReadValue1)
Cycle = (IC3ReadValue2 - IC3ReadValue1);
else
Cycle = ((0xFFFF - IC3ReadValue1) + IC3ReadValue2);
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC2, DISABLE);
Number_Swap();
Capture3Number = 0;
}
}
}
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET)
{ EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
EXTI->IMR &=~0X0002;
Capture= TIM2->CNT;
}
}
void Number_Swap(void)
{ uint8_t DispBuf[6];
static double temp=0;
a=(double)Cycle/360.0;
b=(double)Capture/a;
if(b >=180) b -=181;
if(b<=90.0)
DispBuf[0]=' ';
else
DispBuf[1]='-';
a = (float)cos((b*3.1415)/180.0)*100.0;
if(a<0)
{
a = a-0.499;
a=(float)a*(-1);
}
else
{
a = a+0.499;
}
temp=temp+a;
i++;
if(i==10)
{
data =temp*10;
temp=0;
i=0;
DispBuf[0]=' ';
DispBuf[2]=data%100000/10000+0x30;;
DispBuf[3]='.';
DispBuf[4]=data%10000/1000+0x30;
DispBuf[5]=data%1000/100+0x30;
refcolumn = 219;
LCD_DisplayStringLine(Line5,DispBuf);
}
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC2, ENABLE);
}
int main(void)
{
SystemInit();
RCC_Configuration();
SysTick_Init();
BSP_init();
refcolumn = 249;
LCD_DisplayStringLine(Line3,"Power factor:");[media=swf,500,375]http://player.youku.com/player.php/sid/XMTcwNjE3OTIyNA==/v.swf[/media]
LCD_DrawRect(20,300,200,280);
while (1)
{
}
}